锅炉水处理设备离子交换器常见故障及原因研究

杨勇

摘 要：锅炉在整个工业生产中占据着非常重要的位置，应用锅炉能够有效地提高整个工业生产的总体效率。锅炉的常规运行方法是通过对水进行加热，让其升温从而产生水蒸气或者不加热直接加入热水对热水进行处理让其产生水蒸气。在锅炉的应用过程中，锅炉的水处理设备离子交换器在处理水的过程中发挥着至关重要的作用，通过离子交换器处理水，可以保证进入锅炉中的水的质量符合实际生产需要。本文主要对离子交换器进行了分析，又具体阐述了锅炉水处理设备离子交换器的常见故障及原因，希望对离子交换器的故障发现及处理有一定的借鉴性意义。

关键词：锅炉水处理设备 离子交换器 常见故障 原因研究

中图分类号：C35 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（a）-0091-03

锅炉是一种能量转换设备，在工业生产过程中发挥着至关重要的作用。在锅炉工作的过程中，要求水质符合基本的工业生产需求，否则会在一定程度上影响锅炉的使用寿命，相应地也会影响到企业的经济效益，长期水质不符合要求，严重的情况下还会导致安全事故的发生。在这种情况下，对水质进行处理使之满足基本的生产需要就显得尤为重要。在实际对水处理的过程中，一般都是采用离子交换器，它是对锅炉水进行处理的常用设备。但是，在对水处理的过程中，离子交换器也会发生故障使整个处理水的过程遇到阻碍，若设备的问题未能够及时得到有效的解决，那么相应的水质问题得不到解决就会影响锅炉的使用，造成恶性循环，影响整个工业生产的过程。因此，对锅炉水处理设备离子交换器常见故障及原因进行研究具有重要意义。

1 离子交换器概述

对锅炉的水质进行处理的离子交换器有很多种，主要可以分为钠离子交换器、阴阳床离子交换器、混合床离子交换器等。为了生产的实际需要，离子交换器的外壳需要采用特别的材料，如硬聚氯乙烯、硬聚录乙烯复合玻璃钢、有机玻璃、钢衬胶、不锈钢衬胶等。离子交换器的主要用途就是为了满足工业生产水的需要，对水质进行处理，也被经常应用于锅炉水处理的过程中。

钠离子交换器主要是通过去除水中的钙离子、镁离子来制作高质量的水，使之符合工业生产的实际需要；阴阳床离子交换器是由阴离子交换器与阳离子交换器复合起来使用来达到去除水的杂质目的的水处理设备；混合床离子交换器是把阴阳离子树脂按一定混合比例装置在一个离子交换器内。

离子交换器的典型工艺流程为：首先应针对不同的水质采取不同的处理措施，如海水等含盐量较高的水质应先将其淡化；而对于地下水、河水等淡水资源则要将原水通过滤器过滤掉其中的杂质，之后再用紫外线杀菌器对淡水资源进行除菌处理。其次，跟据不同的工业需求，分别制取不同水质的工业用水。对于饮用纯净水、太空水的生产，要经过精密过滤器进行过滤，将其放入阳离子交换器、阴离子交换器进行处理，之后，将处理后的水放入混合离子交换器中进行深加工。最后，经过臭氧灭菌装置进行水质的杀菌处理，就可以得到可饮用的纯净水、太空水了；对于制药行业针剂制备、大输液制备用水，也需要经过精密过滤器进行水的过滤，再将其放入阳离子交换器、阴离子交换器进行处理，之后再将其放入混合离子交换器中进行深加工，与纯净水的处理不同的是，制药用水最后需要经过多效蒸馏水机才能够得到最终的成品水；对于化肥、机械行业用水，先要经过精密过滤器进行过滤处理，再经过阳离子交换器进行处理，再经由脱气塔进行处理后再经由阴离子交换器进行处理就可以得到最终的成品水了。

离子交换器的一般工作原理就是离子的交换。在具体的水处理过程中，就是将阳树脂中的阳离子及阴树脂中的阴离子进行交换处理，再生的过程就是交换处理的过程。在离子交换器出现失控的情况下，无论是阳离子交换器还是阴离子交换器，抑或是两种交换器同时失效，由于阳床与阴床或者阴床与阳床是并联运行的，哪一台交换器出现失效的状况就再生哪一台。

2 锅炉水处理设备离子交换器的常见故障及原因

2.1 运行和控制过程中易出现的故障及原因

离子交换器最初的设计是为了处理高硬度水的，处理的最终目标是将高硬度水软化。为了减少人力使用，在实际的运行过程中，一般会采用继电器进行控制，不过在处理高硬度水前应注意把软化过程中的每一步骤所需花费的时间都规划好再将其输入继电器中由继电器进行控制，其中的软化运行时间由再生清洗时间来控制。由继电器来自动控制时间在一定程度上节省了人力使用，也提高了軟化高硬度水的运行效率。这种设计对于处理高硬度水的确有较好的成效，但是对其他种类的水进行处理时，一系列问题就相应出现了。

用继电器控制水的软化时间，过程是非常机械的，当换了一种水质相对较软的水，需要相应地增加软化过程的时间，因为继电器只能控制一种硬度的水质，这样会导致继电器失去控制，相应地也可能会导致离子交换器出现故障。对于不同的水质，继电器的控制只有一个基本时间，这种时间的控制与设计是极其不合理的，因为当其进入离子交换器中的水硬度很高时，从进盐到清洗的时间都被缩短，虽然增加了用盐量，但是会导致盐的浓度相应增高，实际的成品水的利用效率则会相应降低，而且盐液与树脂接触不充分会使得水的再生过程非常不彻底，这反过来会降低实际产出的水量，使得再生频繁、运行时间更短。当进入离子交换器中的水硬度较低时也是一样的问题，即使可以相应地延长每一流程的运行与控制时间，但是继电器调节与控制的基本时间是固定的，这会导致软化水的时间不能够设定在合理的范围内，无论对于离子交换器的使用，还是水的利用效率都会造成严重的影响。

针对以上离子交换器在运行和控制过程中易出现的故障，一般采取的解决措施是使用微电脑来取代继电器实现对软化水运行过程基本时间的控制。与此同时，注意在每个控制器中增加调节按钮，设置参数范围，方便离子交换器运行与控制的每一过程都能够根据实际需要设定时间，而不是受基本时间的约束。在用微电脑取代继电器后，应尤其注意根据不同硬度的水来设置不同的运行与控制时间。因为当离子交换器内的树脂数量确定时，无论水的硬度是高还是低，其所需要交换的总水量是确定无疑的，即在运行过程的最后树脂层失效的基本情况大致相似，在这样的情况下再生过程中的用盐量与水的硬度无关，只是周期产水量会随水的硬度变化而相应地发生改变。这样不仅可以有效地防止离子交换器出现故障，也可以使整个运行和控制过程变得简单易操作，提高了工作效率。endprint

2.2 在离子交换器安装过程中易出现的故障及原因

2.2.1 安装环境

一般的离子交换器为方便使用一般都会选择安装在室内，为了避免树脂受到损坏，应控制好室内的温度，既不能过高也不能过低。如果选择用微电脑对整个软化水的过程进行控制，那么还应注意保持室内的干燥，防止有腐蚀性气体流入。如果以上安装环境达不到的话，很可能会导致离子交换器的零件出现生锈的故障，安装环境恶劣的情况下还会连带电力线路出现故障。

2.2.2 出水负压及软水箱水位控制

离子交换器一般都由阳离子交换器和阴离子交换器组成，这就需要采用双柱来实现交替循环的效果，当一个柱在再生的过程中，其所需用水一般都由另一个柱来提供。在这样的情况下，就需要离子交换器的软水出管口能够达到一定的高度，而且出口的位置能够保证通大气，不然的话会导致离子交换器负压不足从而影响再生效果。如果水压过高，那么进入柱内的盐液有可能又会倒回，导致离子交换器出现多路阀串漏的故障。

2.3 在使用过程中易出现的故障及原因

2.3.1 原水水质

一般来说，进入离子交换器中的原水水质需要达到城市自来水的使用标准，即水的浊度应小于或者等于FTU的两倍，否则会导致离子交换器中的悬浮物过多，一方面缩短离子交换器的使用寿命，另一方面影响产出水的实际质量。在原水水质太差的情况下，都需要在离子交换器内安装机械过滤的装置。就算原水水质达到了城市自来水的使用标准，也需要在离子交换器的进水管处设置一个过滤装置，防止水中的杂物堆积过多会对离子交换器的多路阀造成损坏，也会影响多路阀的润滑度。另外，在交替的前后，应注意清洗离子交换器，防止水的杂物堆积。

2.3.2 系统压力

在离子交换器运行过程中，应注意让水压保持在一定的范围内，不能过高或者过低，否则会影响水流的速度，不能够有效保证产出水的质量。除此之外，若在离子交换器工作过程中水的压力过大，也会对离子交换器造成一定程度的损坏，导致水的泄漏或者硬水、盐水串漏。在水压过高的情况下，可以通过安装减压阀来调节水压，在水压过低的情况下，则可以通过安装增压泵来增加水的压力使水的压力保持在合理的范围内。

2.3.3 排废量

在对离子交换器进行调试的过程中，应注意合理控制各工位的排废量大小，不然也会对再生的效果有一定的影响。在进盐的同时需要排除废物，这个时候如果排废量太大，会使盐液浓度过低，造成再生的整个过程清洗不彻底；若盐液浓度过低，则会导致产出水的质量不过关。

2.3.4 盐液的过滤

在水再生的过程中若水中盐液杂质过多會导致离子交换器的盐阀和多路阀损坏，因此需要使用专门的过滤器对盐液进行过滤。除此之外，当过滤器使用一段时间后，需要定期打开盐罐下的排污口清理盐罐。

2.4 离子交换器间断运行中易出现的问题及原因

按照离子交换器的工艺流程和工作原理，离子交换器需要在产水的过程中不能出现间断的情况，否则会对离子交换器产生一定程度的影响，长期出现间断的情况会使离子交换器出现故障，如在某些工位停机，特别是在再生工位停机，由于原水阀、盐液阀等都未关闭，易造成盐水的串漏等并且会影响到再次出水时的出水质量。另外，对于时间继电器控制的交换问题，再次使用后会造成原定的程序被破坏，从而对水质造成一定程度的影响。

针对以上离子交换器间断运行中易出现的问题，可以通过以下两个方法来加以改进：第一个方法是通过变换自动控制系统，让其能够在间断的情况下可以自动结束整个再生过程，与此同时对之前的工作状态能够有较清晰的记录，这样才能够有效保证在离子交换器再次投入工作后仍然能够按照原来的工作状态继续工作。第二个方法是要求在离子交换器出现故障的情况下，继电器仍然能够正确显示运行的状况，如果可能的话尽量不要让再生的过程间断，即使出现再生过程间断的情况也可用复位键或者人工操作来控制或者切断管路阀门。另外，注意设置自动和手动两种控制管路阀门的方法，即使出现再生过程停止的情况也可以有专门的工作人员来进行调整，使离子交换器能够一直在工作的状态中而没有间断的情况，保证其工作状态正常运转。

2.5 离子交换器中的交换柱以及盐罐易出现的问题及原因

在离子交换器中的交换柱和盐罐，由于经常跟工业盐接触，所以在使用一段时间后易出现交换柱和盐罐腐蚀的问题。为了解决这种问题，有两种解决的办法，一种解决办法是对于低碳钢、铁素体不锈钢材料的内壁采取防腐处理，一般用的防腐材料为环氧树脂涂料。这里应当注意的情况是无论是铁素体不锈钢还是低碳钢都应当采取同样的防腐措施，不应区别对待。由于铁素体不锈钢对于盐中的钠离子较敏感，经不起盐水的长久腐蚀。另一种解决的办法是应用其他材料来代替低碳钢和铁素体不锈钢材料，如可以使用奥氏体不锈钢材料。奥氏体不锈钢材料相对于低碳钢和铁素体不锈钢材料来说，含碳量要相对低一些，以添加钛元素来提高防腐蚀能力，这样也会给水处理设备离子交换器带来较小的压力，从而降低离子交换器故障发生的概率。针对盐罐的话，可以考虑采用聚氯乙烯材料或者玻璃钢制造的材料，这种类型的材料具有较好的抗腐蚀性，相对其他材料来说成本较低，当然这种类型的材料也有一定的缺点，如不能承受较高的温差，材料的整体硬度不够，不能承受强压。当然，也可以考虑使用环氧玻璃，这种玻璃相对玻璃钢来说硬度更高，但是同样不能够承受较高的温差，成本较高。针对这两种不同材质的玻璃，就需要根据实际情况来选择合适的玻璃材质。

2.6 离子交换器整体工作交换能力不强的问题及原因

离子交换器在再生水的过程中会出现整体工作叫护岸能力不强的问题，产生该问题的主要原因有以下几个方面：首先，在再生水的过程中，使用的还原食盐的质量不符合使用标准；其次，还原食盐的总体消耗量过低；再次，进入阳离子交换器中的阳离子的胶剂颗粒掺杂一些其他的物质；最后，处理水所包含的三价铁离子的量超过实际使用标准。除此之外，还有排水效果不合理、相关的人工操作方面不符合实际要求等原因使得离子交换器的整体工作交换能力不强。

针对离子交换器整体工作交换能力不强的问题，分析了其产生的原因后，采取的针对性措施为：首先，采取有效措施严格把控进入离子交换器中的食盐的质量，如果有条件可以考虑选择使用苏打对进入离子交换器中的食盐软化后再让其投入生产使用；其次，提高还原食盐的总体消耗量；再次，对进入离子交换器中的水先进行过滤处理，排掉水中的杂质后再投入使用，另外，还需要对离子交换剂展开冲洗，在冲洗的过程中能够使用浓度较低的硫酸参与操作；最后，在排水系统使用一段时间后要注意检查，严格控制质量标准，确保不会发生任何安全问题。

3 结语

随着整个社会的进步与发展，锅炉设备在各个企业的应用频率也越来越高。众所周知，锅炉在使用的过程中最主要的参与者就是水，主要是应用煤炭的燃烧作用，实施基本的加热，然后再对加热的水所产生的水蒸气加以有效的利用，进一步来满足工业生产的实际需要。在实际对水加工的过程中，锅炉水的质量就变得尤为重要。因此，在具体使用锅炉的过程中，离子交换器作为非常重要的锅炉水处理设备，对水进行适当的处理可以有效保证进入锅炉的水符合工业生产实际需要，从而减少常见故障的出现，避免不必要的麻烦。但是在离子交换器使用的过程中经常会出现一些问题，要想保证锅炉的作用能够继续发挥下去，整个工业再生水的过程能够顺利开展，就有必要快速地处理离子交换器在应用过程中经常会出现的故障，从而保证锅炉的用水质量。

参考文献

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